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20/11/2019
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MICRORGANISMOS DO SOLO
Baseado em Moreira et al. (2018)
Microrganismos do solo – desempenham atividadesimprescindíveis para a sustentabilidade do ecossistema.
São bastante diversos (termos metabólicos e taxonômicos)
1 grama de solo
1012 bactérias
105 leveduras
25 km de hifas de fungos
Milhares de outros microrganismos
Grupos Espécies cultiváveis Espécies não cultiváveis
Archeae 407 2393
Bactéria 10339 165206
Fungo 22231 44659
NÚMERO DE ESPÉCIES CULTIVÁVEIS E NÃO CULTIVÁVEIS (2011)
99% ainda não são cultiváveis
Maioria das espécies é ainda desconhecida
1 2
3 4
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Fonte de elétrons
Fonte de carbono
Fonte de energia
Luz Química
Inorgânica CO2 Fotolitotróficose.g. bactérias púrpuras metabolizantes do S
Quimiolitotróficose.g. bactérias nitrificadoras
Orgânica Substâncias orgânicas
Fotorganotróficose.g. bactérias púrpuras, exceto metabolizantes do S
Quimiorganotróficose.g. decompositores (a maioria das bactérias e fungos), animais
Água CO2 Fotoaquatróficose.g. plantas superiores, algas verdes cianobactérias
TIPOS DE METABOLISMO DOS ORGANISMOS DO SOLO CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA
Bactérias
-Envoltórios celulares constituído por parede celular e membrana plasmática
CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA
Bactérias
Gram +
Gram -
Grossa camada de peptídeoglicano
Fina camada de peptídeoglicano
CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA
Fungos filamentosos
-Parede celular com quitina e beta-glucanos
Fonte: @josedelacruz
5 6
7 8
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CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA
Leveduras
-Parede celular com mananas e glicanas
CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA
Protozoários
-Não possuem parede celular (apenas membrana plasmática)
EXTRAÇÃO DE DNA MICROBIANO DO SOLO
Lise/Precipitação demacromoléculas
Filtração Limpeza DNA puro
TÉCNICAS MOLECULARES UTILIZADAS PARA ESTUDO DO SOLO
- Importância na classificação microbiana do solo;- Estudos de diversidade;- Sensibilidade para detectar cultiváveis e não cultiváveis.
A técnica a ser utilizada vai variar de acordo com o objetivopretendido.
Mais utilizada: PCR
9 10
11 12
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REAÇÃO EM CADEIA DE POLIMERASE (PCR) ELETROFORESE EM GEL DE AGAROSE
VISUALIZAÇÃO DOS FRAGMENTOS DE DNA VISUALIZAÇÃO DOS FRAGMENTOS DE DNA
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BACTÉRIAS FIXADORAS DE NITROGÊNIO
Nitrogênio: constituinte importante das proteínas, dos ácidos nucleicos e da clorofila.
Fertilização do solo com N:- Adubação nitrogenada - Adubação orgânica- Utilização de bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico
BACTÉRIAS FIXADORAS DE NITROGÊNIO
Fixação biológica do nitrogênio
nitrogenase
N2 + 8H+ + 16 ATP + 8 e- 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
Nitrogenase:Fe-proteína (coleta a força redutora e energia)Fe-Mo-proteína (coleta e reduz o nitrogênio)
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO
Bactérias fixadoras de nitrogênio (diazotróficas)
Vida livre Associativas Simbiose
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO
Além de fixar nitrogênio, essas bactérias podem:1. Solubilizar fosfatos2. Produzir hormônios (auxinas, giberelinas...)3. Serem antagonistas a patógenos4. Degradar compostos poluentes5. Promover o crescimento vegetal
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19 20
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BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS ASSOCIATIVAS
Essas bactérias podem ser isoladas de solo, raízes, colmos e folhas
Mais comum em associação com Poaceae
Azospirillum brasilense
BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS ASSOCIATIVAS
Efficiency of inoculant with Azospirillum brasilense on the growth and yield of second-harvest maize (Costa et al., 2015)
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO
As bactérias que nodulam leguminosas são conhecidas como rizóbios
- Cerca de 88% de 5 mil espécies de leguminosas analisadas formam simbiose com rizóbios.Exceções importantes:
Cerejeira(Amburana acreana)
Jatobá(Hymenaea courbaril)
Pau-brasil(Caesalpinia echinata)
BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS
Atualmente são conhecidas mais de 100 espécies de rizóbios(principalmente da família Rhizobiaceae)
1. A simbiose se inicia com uma troca de sinais moleculares entre osrizóbios e as raízes da planta
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BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS
2. Os rizóbios penetram no interior das raízes (por meio de um cordão de infecção ou por rupturas nas raízes)
BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS
3. Formação dos nódulos, onde os rizóbios passam a viver e fixarbiologicamente o nitrogênio4. O nitrogênio fixado é então assimilado pela planta hospedeira. Emtroca, a planta oferece carboidratos para a as bactérias
COLETA DE NÓDULOS NO CAMPO
Plantas herbáceas
Não devem ser puxadas pela parte aérea!Escavar ao redor da planta com uma enxada, afofar a terra e retirar a planta cuidadosamente. Eliminar o solo das raízes com água.
Plantas arbóreas
Seguir uma raiz a partir do tronco da árvore, retirar o solo cuidadosamente em busca de raízes secundárias (onde se formam os nódulos)
COLETA DE NÓDULOS NO CAMPO
Cultivo em meio de cultura
Fonte:Projeto Caatinga
(UFERSA)
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INOCULAÇÃO DE RIZÓBIOS EM SEMENTES
Inoculante: mistura de rizóbios com um produto líquido ousólido que servirá como veículo e protegerá os rizóbios
Atualmente: rizóbios selecionados p/ cerca de 100 sps vegetaisUtilização aprovada no MAPA
INOCULAÇÃO DE RIZÓBIOS EM SEMENTES
Inoculação:1. Umidificação das sementes (água ou água açucarada)2. Dose recomendada pelo fabricante3. Deve ser realizado no momento do plantio e à sombra
ESTRATÉGIAS PARA AUMENTAR A CONTRIBUIÇÃO DA FIXAÇÃOBIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NOS AGROECOSSISTEMAS
1. Selecionando combinações hospedeiro-microssimbiontesmais eficientes2. Adubação verde3. Rotação de culturas4. Consórcio entre plantas5. Sistemas Agroflorestais
PROCEDIMENTOS PARA A AULA PRÁTICA (MACROFAUNA)
Método TSBF (Anderson & Ingram, 1993)
Materiais necessários:- Jaleco- Pá/Enxada- Bandejas brancas (quatro)- Frascos com álcool 70% (quatro)- Lupa de mão- Régua
29 30
31 32
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PROCEDIMENTOS PARA A AULA PRÁTICA (MACROFAUNA)
Método TSBF (Anderson & Ingram, 1993)
Demarcar a área a ser estudada (25 x 25 cm)
25 cm25 cm
0-10 cm
10-20 cm
20-30 cm
MICRORGANISMOS DO SOLO: FUNGOS
Grupo bastante diversificado (morfologia e filogenia)Compreendem a maior biomassa microbiana do solo
Características comuns a todos os fungos:
1. Talo eucariótico
2. Absorção de nutrientes
3. Heterotrofismo
4. Formação de esporos
5. Parede celular com quitina
ESTRUTURAS REPRODUTIVAS
A estrutura básica de reprodução dos fungos é o esporo, capaz degerar um novo indivíduo.
Ciclo de vida
Fase anamórfica (assexuada)
Fase teleomórfica (sexuada)
CICLO DE VIDA DOS FUNGOS
33 34
35 36
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ESPOROS ASSEXUAIS
A estrutura básica de reprodução dos fungos é o esporo, capaz degerar um novo indivíduo. Esporos assexuais: CONÍDIOS
ESPOROS SEXUAIS
Resultam da meiose. Oósporos, zigósporos, ascósporos ebasidiósporos.
ESPOROS SEXUAIS
Rhizopus stolonifer
ESPOROS SEXUAIS
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39 40
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ESPOROS SEXUAIS IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS
- Decomposição de matéria orgânica;- Associações simbióticas;- Ciclagem de nutrientes;- Preparo de alimentos;- Formulações de medicamentos;- Patógenos.
MODO DE VIDA DOS FUNGOS
Saprófitas: vivem sobre a matéria orgânica proveniente de organismos mortos.
Simbiontes: folhas (endófitos), raízes (micorrizas), algas e cianobactérias (liquens)
Patógenos: de animais e de plantas (fitopatógenos)
A maioria dos fungos exige alta umidade e temperaturas elevadas para o seu
desenvolvimento e crescimento (com poucas exceções)
CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS
41 42
43 44
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FUNGOS DO SOLO
Fungos Saprófitas
Maior proporção de espécies fúngicas
Decomposição de polímeros estruturaisde plantas:
Celulose, hemicelulose e lignina
Produção de enzimas de interessebiotecnológico
FUNGOS DO SOLO
Fungos Fitopatogênicos
Grupo que mais causa doenças em plantas
+ 70% das doenças de plantas
Grande diversidade de agentesAltas perdas de produção
FUNGOS DO SOLO
Fungos Benéficos
Micorrizas (endo e ectomicorrizas)
Promotores de crescimento de plantas
Supressão de doenças causadas poroutros microrganismos
MICORRIZAS
mykes = fungos rhiza = raiz
Associação simbiótica mutualística entre raízes de plantas e fungos do solo
Simbioses mais abundantes na natureza Possibilitaram a adaptação das plantas ao ambiente terrestreOcorrem em mais de 90% das plantas vasculares Importante para a agricultura e manutenção dos ecossistemas
45 46
47 48
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MICORRIZAS
90% das famíliasbotânicas conhecidas
Angiospermas
Gimnospermas
Pteridófitas
Briófitas
Pode ser encontrada em todos os biomas brasileiros!
MICORRIZAS
Importância
Aumentam a absorção de nutrientes pela planta (P, Cu, Zn...) Aumentam a tolerância a elementos tóxicos (Mn, Cd)Aumentam a tolerância a estresses hídricosAumentam a estabilidade dos agregados do soloPodem aumentar a tolerância a fitopatógenos
Podem transferir nutrientes em diferentes plantas colonizadas simultaneamente pelo mesmo fungo
MICORRIZAS
Endomicorrizas: foram estruturas especializadas no córtex da raiz epenetram na parede celular da planta.
- Micorrizas arbusculares- Micorrizas ericóides- Micorrizas orquidóides- Micorrizas eriquóides
Ectomicorrizas: crescem entre as células do córtex da raiz,formando uma estrutura chamada de rede de Hartig e nãopenetram na parede celular da planta.
MICORRIZAS
(a) ectomicorrizas(b) micorrizas arbusculares(c) micorrizas ericóides(d) micorrizas de orquídeas(e) micorrizas arbutóides(f) micorrizas monotrepóides
49 50
51 52
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MICORRIZAS ARBUSCULARES
Filo Glomeromycota (19 gêneros e 230 espécies)Fungos Micorrízicos Arbusculares (FMAs)
MICORRIZAS ARBUSCULARES
MICORRIZAS ARBUSCULARES
É a associação micorrízica mais abundante e comumBaixa especificidade de hospedeirosSão considerados biotróficos obrigatórios na naturezaApenas a reprodução assexuada é conhecida atualmente.
Arbúsculos superfície de troca de nutrientesVesículas estrutura de reservaHifas externas absorção de nutrientes e águaEsporos propagação
MICORRIZAS ARBUSCULARES
Principais gêneros:FunneliformisGlomusGigasporaScutellosporaAcaulospora
53 54
55 56
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ECTOMICORRIZAS
Filos Basidiomycota e Ascomycota (6 mil espécies de fungos)ECM (ectomicorrizas)Podem ser saprofíticos e não apresentam ampla gama dehospedeiras
ECTOMICORRIZAS
As raízes são morfologicamente modificadasFormação do manto fúngico
ECTOMICORRIZAS
São importantes para a silvicultura brasileiraEucalyptus sppPinus spp
Scleroderma
Pisolithus
57 58
59 60
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ECTENDOMICORRIZAS
Formada por fungos dos filos Basidiomycota e AscomycotaGimnospermas e AngiospermasAusência de manto e presença da rede de Hartig com penetraçãona parece celular do hospedeiro.
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